8．电气安全
8.1 矿井电源及送电线路
8.1.1矿井电源及可靠性分析
沁和能源集团有限公司永安煤矿位于山西省晋城市沁水县嘉丰镇境内永安村附近，距沁水县嘉丰镇10km。该矿井采用双回路架空线路供电，主供电源来自矿井工业场地东北方的张山35kV变电站528、10kV线路，导线型号为已有LGJ-120，供电距离为2.08km；备供电源来自矿井工业场地东方的永红35kV变电站（永安与永红合建变电站）512、6kV线路，导线型号改造为2×LGJ-240，供电距离为3.5km。上述双回路均为该矿井专用供电电源，一回运行，一回带电备用。
参照2010版《煤矿安全规程》第441条“矿井应有两回路电源线路”的规定，设计确定两回35kV电源以架空方式引至矿井工业场地变电所，矿井电源采用分列运行方式，当任一回电源停止运行时，另一回仍能保证矿井全部负荷用电。矿井的双回路电源上不得分接任何负荷并且严禁装设负荷定量器。两回路电源压降不同，并列运行存在环流，故采用一回路运行，一回路带电备用。
8.1.2 供电线路可靠性及保证措施
矿井两回电源线路均为专用线路，线路上没有装设定量装置。一回运行，一回备用，当任一回路发生故障停电时，另一回路能担负全矿井用电负荷，备用回路运行方式为热备用方式。导线截面按经济电流密度计算，两回线路的运行维护工作由供电部门负责，每年雨季之前进行一次春检，按《电业安全规程》要求进行一次预防性试验，并备有春检记录。
8.2 矿井主变电所
8.2.1 矿井主变电所负荷
全矿用电设备总台数：86台
用电设备工作总台数：72台
用电设备总容量：4251.30kW
用电设备工作容量：3101.80kW
全矿最大计算有功负荷：1987.45kW
全矿最大计算无功负荷：1846.28kvar
补偿前功率因数：0.73
补偿无功容量：1400kvar
补偿后功率因数：0.98
全矿年耗电量：9648356.88kWh
全矿吨煤耗电量：16.08kW.h
其中井下：
用电设备总台数：50台
用电设备工作台数：40台
用电设备总容量：2439.30kW
用电设备工作容量：1976.80kW
最大计算有功负荷：1204.00kW
最大计算无功负荷：1180.43kvar
其中地面：
用电设备总台数：36台
用电设备工作台数：32台
用电设备总容量：1812.00kW
用电设备工作容量：1125.00kW
最大计算有功负荷：783.45kW
最大计算无功负荷：665.85kvar
8.2.2 主变压器选择
本矿地面主井工业场地变电站布置SZ9-M-2500/10 10/6.3型油浸式电力变压器一台，户外布置，考虑重合系数时负荷率77.00％。
本矿与永红煤业在永红工业场地合建一35/6kV变电站，站内布置SZ9- 2500/35 35/6.3型油浸式电力变压器一台专供永安煤业使用，户外布置，考虑重合系数时负荷率77.00％。
8.2.3 电气主接线及主要电气设备
地面6kV 高压采用带联络开关的单母线分段接线方式，两回电源及架空线路的始端杆及终端杆设有阀型避雷器，进线开关装有过电流短路、过负荷继电器保护，高压配电开关装设过电压保护、过电流保护、短路保护和过负荷保护，出线电缆设单相接地保护，主变压器设过负荷、瓦斯、温度等保护。
10kV高压开关柜选用KYN28A-12（Z）型固定式交流金属封闭开关设备；6kV高压开关柜选用KYN28A-7.2（Z）型固定式交流金属封闭开关设备，站用操作电源为交流操作，备用操作电源为蓄电池，高压系统装设两组MSVC-6型动态无功补偿及谐波治理成套装置，每组最大补偿容量1300kvar。设备在安装后应按规定进行电气安装试验和试运行，各项数据应符合要求并保存试验报告以备查。
8.2.4 接地方式和接地网设置
地面变电所内设以水平接地极为主的环形接地网，接地网外缘闭合，内敷水平均压带，其接地电阻不大于4Ω。所有电气设备及其构架、基础槽钢、电缆支架等均应与接地网可靠连接。
高压出线装设有选择性的单相接地保护，在矿井井下中央变电所设接地极，接地电阻小于4Ω，在井下中央水仓设主副接地极，接地极面积不小于0.75m2，接地电阻不得超过2Ω。
采区变电所、机电硐室、高压电气设备及低压配电点，采煤机工作面运输顺槽、回风顺槽、胶带运输大巷、轨道运输大巷、由变电所单独供电的掘进工作面、连接高压电缆的金属连接装置设局部接地极，局部接地极可设置于巷道水沟内或其他就近潮湿处。局部接地极面积不小于0.6m2，厚度不小于3.5mm，36V以上的电气设备外壳都必须接地，接地电阻不超过2Ω，手持式电气设备至局部接地极之间的接地电阻值不能超过1Ω。
由地面直接入井的轨道及露天架空引入（出）的管路，在井口附近将金属体进行不小于2处的良好的集中接地，接地电阻不大于5Ω。
通信线路在入井处装设熔断器和防雷装置。
8.2.5 防止矿井突然停电的措施
矿井一、二级负荷按双电源线路设计，导线截面按规范规定计算。当一回路发生故障，另一回路仍能保证设备运行保证供电的连续性。
电源架空线为专线，电源线路电气设备在架设安装时必须按煤矿电气设备安装标准的要求架设安装。架设安装后必须按煤矿电气试验规程要求进行试验，试验合格后方可投入运行，以后每年要进行一次预防性试验，按规定周期进行检查（包括电缆绝缘电阻接地电阻等），并保存有关记录。
对架空线路要定期巡线，尤其在大雨大雪冰冻洪水等天气要进行特殊巡线，防止倒杆、断线等事故发生。
8.2.6 地面主变电所事故及防治措施
对主变电所及井上下各开关的继电保护，由矿机电部门负责进行整定，以后线路发生变化及每年应按负荷大小重新计算整定一次。设备安装及重新整定后要进行继电保护动作试验，并有记录；以防设备继电保护误动作而发生突然停电。
矿井线路的停送电：停电要有停电报告，经有关人负审查批准后执行，停电工作需要标明停电开关、停电时间、影响范围以及停电负责人等，高压停电还要办理“停电工作票”，操作时要按“操作票”程序操作，防止发生误操作。停电还应按《电业安全工作规程》及本工种的操作规程的规定执行。
变电所电缆沟、变电所窗户要有防止小动物进入的铁丝网封堵。变电所防止小动物进入的门槛高度要符合要求，门外要有“要害重地，闲人免进”的标示牌，以防发生意外，造成停电。
变电所高压室内检修时，要办理“工作票”，进入高压室的检修人员要有变电所值班人员引领到指定地点，在高压开关上检修时必要时要设隔离绳、隔板等措施，防止发生意外，造成突然停电。
地面主变电所位置选择在污染源的上风侧和在历年最高洪水水位线以上，其下面有保护煤柱，地质条件良好，变电所为不燃性材料建筑，备有足够数量的消防器材。
8.3 地面供配电系统
地面低压配电系统装置采用GGD型低压配电屏，矿井地面高压电缆选用YJV-6/6型铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆；低压电缆选用VV-0.6/1型铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆和YJV-0.6/1型铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆。地面高压线路呈辐射状设置，6kV线路不得共杆架设。
工业广场照明采用动照合一的方式。
8.4 建（构）筑物的防雷及防雷电波侵入下井
煤矿企业中属于第一类的有：爆炸材料库
第二类的有：油库、选煤楼
第三类为高度在15m以上的烟囱、水塔等独立的建筑物
对于各类建构筑物，必须采取四、五、六款规定的防止直击雷和雷电波侵入的措施，对第一类和第二类建筑物还需采取防雷电感应的措施，见建筑物防雷电规范。
1、防直击雷：装设独立接闪杆或架空接闪网，对排放有爆炸危险的气体、蒸汽、粉尘等管道，其保护范围要高出管顶2m，独立接闪杆的杆塔、架空避雷线的端部应至少设一根引下线，并有独立的接地装置，每根引下线的冲击接地电阻不宜大于30欧。
2、防雷电感应的措施
建筑物内的设备、管道、构架、电缆金属外皮、钢屋架、钢窗等较大金属物和突出屋面的放散管、风管等金属物，均应接到防雷电感应的接地装置上，金属屋面周边每隔18-24m应采用引下线接地一次，钢筋混凝土屋面，其钢筋宜绑扎焊接成闭合回路，并应每隔18-24m采用引下线接地一次。
平行敷设的管道，构架和电缆金属外皮等长金属物，其净距小于100mm时，应采用金属线跨接，间距不大于30m。交叉净距小于100mm时，其交叉处也应跨接。长金属如弯头，阀门法兰（少于五条螺栓连接）等也应用金属线跨接。
防雷电感应的接地装置和电气设备接地装置共用，其工频接地电阻不应大于10欧，其与独立接闪杆，架空接闪网的接地装置之间的距离不得小于3m。屋内接地干线与防雷电感应接地装置的连接，不应少于两处。
3、防雷电波入侵的措施
低压电缆宜全线采用直接埋地敷设，在入户端应将电缆的金属外皮、钢管接到防雷电的接地装置上。架空线末端入户应使用电缆穿入钢管直接埋地引入，其埋地长度不应小于15m。在电缆与架空线连接处尚应装设避雷器。避雷器、电缆金属外皮、钢管、绝缘子铁脚、金具等应连在一起，其冲击接地电阻不应大于10欧。
架空金属管道在进出建筑物处应就近与防雷电感应的接地装置相连，距离建筑物100m内的管道应每隔25m左右接地一次，其冲击接地电阻不应大于10欧。
矿井地面建筑物的防雷措施可按照GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》规定实施。
防地面雷电波及井下的措施：经由地面架空线路引入井下的供电线路，必须在入井处装设防雷电装置，其接地电阻不得大于5欧。
由地面直接入井的轨道及露天架空引入的（出）的管路，必须在井口附近将金属体进行不少于2处的良好集中接地，其接地电阻不得大于5欧，两接地装置距离不小于20m。
通信线路（包括监控线路）必须在入井处装设熔断器和防雷电装置，接地电阻不得大于1欧。
上述接闪杆、接闪器的接地极设置均应符合防雷设计要求，每年雨季之前要按规定测试接地电阻，并符合规程要求。避雷器要在每年雨季之前进行一次预防性试验，合格后方可安装。
8.5 应急照明设施的设置
矿井地面的通风机房、瓦斯抽放泵站、绞车房、压风机房、变电所、矿调度室、地面监控机房以及通信机房等处均备有应急照明装置。
8.6 井下供电系统
井下中央变电所、采区变电所、主水泵房，采用双回路供电，其两回电源来自上级变电所不同的母线段。
井下电力负荷见负荷统计表，井下一、二级负荷采用双回路供电，局扇风机采用双风机双电源自动切换的“三专两闭锁供电”，井下监控分站采用带“2小时备用电源供电方式”。下井电压为高压6kV，低压为660V和1140V，照明、信号为127V。
两回下井电缆采用MYJV22-6/6kV 3×120型煤矿用铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，移动变电站高压侧采用MYPTJ-6/6矿用移动屏蔽监视型橡套电缆，工作面低压1140V电缆采用MYP-0.66/1.14煤矿用移动屏蔽橡套软电缆，采煤机低压1140V电缆采用MCP-0.66/1.14煤矿用移动屏蔽橡套软电缆，其他低压1140V电缆采用MY-0.66/1.14煤矿用移动橡套软电缆。井下照明电缆采用MYQ-0.3/0.5煤矿用移动轻型橡套软电缆。
电缆悬挂：在水平巷道或倾角小于30°以下的井巷中，电缆应用吊钩悬挂，在立井或倾角30°及以上的井巷中，电缆应用夹子，卡箍或其他夹持装置敷设。
电缆悬挂点的间距，在水平或倾斜巷道内不超过3m，在立井井筒内不超过6m。
井筒和巷道内的通信、信号电缆与电力电缆分设在井巷两侧，如果条件所限，在井筒内敷设在距电力电缆0.3m以外的地方，在巷道内敷设在电缆上方0.1m以上的地方。
高低压电缆敷设在巷道同一侧时，其间距应大于0.1m，同电压之间距离不小于50mm。
电缆入井安装前，要按规程要求进行电气试验，合格后方可下井敷设。
电缆的连接可使用与电气设备性能相符的接线盒。
井下电气设备的选择符合《煤矿安全规程》表10的选用规定。
电气设备断路器的开断能力大于井下电力网的短路电流。
井下变电所、高压配电装置选用隔爆真空配电装置，低压馈电开关和控制开关选用KBZ型隔爆真空馈电开关及QBZ等隔爆型本安型真空磁力起动器。
井下变压器选用KBSG矿用隔爆干式变压器，移动变电站采用KBSGZY型移动变电站。
井下高压电动机、动力变压器的高压控制设备，应具有短路、过负荷、接地和欠压释放保护。井下由移动变电站或配电点引出的馈电线上，应装设短路、过负荷和漏电保护装置。低压电动机的控制设备，应具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。
井下配电网络（变压器馈出线路、电动机等）均应装设过流、短路保护装置；必须用该配电网络的最大三相短路电流校验开关设备的分断能力和动、热稳定性以及电缆的热稳定性。必须正确选择熔断器的熔体。
必须用最小两相短路电流校验保护装置的可靠动作系数。保护装置必须保证配电网路中最大容量的电气设备或同时工作成组的电气设备能够运动。
矿井高压电网，必须采取措施限制单相接地电容电流不超过20A。
地面变电所和井下变电所的高压馈电线上，必须装设有选择性的单相接地保护装置；供移动变电站的高压馈电线上，必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置。
井下低压馈电线上，必须装设检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路。
每天必须对低压检漏装置的运行情况进行1次跳闸试验。
局部通风机采用“三专两闭锁”双电源，开关选用双风机双电源自动切换的方式供电。
8.7 井下电气设备保护接地
电压在36V以上和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、构架，铠装电缆的钢带（或钢丝）、屏蔽护套等必须有保护接地。
接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得超过2Ω。每一移动式和手持式电气设备至局部接地极之间的保护接地用的电缆芯线和接地连接导线的电阻值，不得超过1Ω。
所有电气设备的保护接地装置（包括电缆的铠装、铅皮、接地芯线）和局部接地装置，应与主接地极连接成1个总接地网。
主接地极应在主、副水仓中各埋设1块，主接地极应用耐腐蚀的钢板制成，其面积不得小于0.75m2、厚度不得小于5mm。
在钻孔中敷设的电缆不能与主接地极连接时，应单独形成一分区接地网，其接地电阻值不得超过2Ω。
下列地点应装设局部接地极：
1、采区变电所、移动变电站和移动变压器。
2、装有电气设备的硐室和单独装设的高压电气设备。
3、低压配电点或装有3台以上电气设备的地点。
4、无低压配电点的采煤机工作面的运输顺槽、回风顺槽、运输大巷、轨道大巷以及由变电所单独供电的掘进工作面，至少应分别设置1个局部接地极。
5、连接高压动力电缆的金属连接装置。
局部接地极可设置于巷道水沟内或其他就近的潮湿处。设置在水沟中的局部接地极应用面积不小于0.6m2、厚度不小于3.5mm的钢板或具有同等有效面积的钢管制成，并应平放于水沟深处。设置在其他地点的局部接地极，可用直径不小于35mm、厚度不小于3.5mm、长度不小于1.5m的钢管制成，管上应至少钻20个直径不小于5mm的透孔，并垂直全部埋入底板，垂直埋深不得小于1.4m；也可用直径不小于22mm、长度为1m的2根钢管制成，每根管上应钻10个直径不小于5mm的透孔，2根钢管相距不得小于5m，并联后垂直埋入底板，垂直埋深不得小于0.75m。
连接主接地极的接地母线，应采用截面不小于50mm2的铜线，或截面不小于100mm2的镀锌铁线，或厚度不小于4mm、截面不小于100mm2的扁钢。
电气设备的外壳与接地母线或局部接地极的连接，电缆连接装置两头的铠装、铅皮的连接，应采用截面不小于25mm2的铜线，或截面不小于50mm2的镀锌铁线，或厚度不小于4mm、截面不小于50mm2的扁钢。
橡套电缆的接地芯线，除用作监测接地回路外，不得兼作他用。
8.8 井下照明、信号
1、井下下列地点必须有足够的照明：
1）井底车场及其附近。
2）机电设备硐室、调度室、机车库、候车室、信号站等。
3）胶带运输巷及轨道运输巷，其照明灯的间距不得大于30m。
4）主要进风巷的交岔点和采区车场。
5）从地面到井下的专用人行道。
6）综合机械化采煤工作面，照明灯间距不得大于15m。
地面的通风机房、带式输送机井口房、绞车房、压风机房、变电所、矿调度室等必须设有应急照明设施。
2、电气信号应符合下列要求：
1）矿井中的电气信号，除信号集中闭塞外应能同时发声和发光。重要信号装置附近，应标明信号的种类和用途。
2）升降人员和主要井口绞车的信号装置的直接供电线路上，严禁分接其他负荷。
3、矿灯
矿灯的管理和使用应遵守下列规定：
1）矿井完好的矿灯总数，至少应比经常用灯的总人数多10%。
2）矿灯应集中统一管理。每盏矿灯必须编号，经常使用矿灯的人员必须专人专灯。
3）矿灯应保持完好，出现电池漏液、亮度不够、电线破损、灯锁失效、灯头密封不严、灯头圈松动、玻璃破裂等情况时，严禁发放。发出的矿灯，最低应能连续正常使用11h。
4）严禁使用矿灯人员拆开、敲打、撞击矿灯。人员出井后（地面领用矿灯人员，在下班后），必须立即将矿灯交还灯房。
5）在每次换班2h内，灯房人员必须把没有还灯人员的名单报告矿调度室。
6）矿灯必须装有可靠的短路保护装置。
8.9 井下电气事故原因分析及其防范技术措施
井下可能产生的电气事故有异常停电和带电、电火花、着火、短路、过负荷、断相、单相接地、单相接地电容电流、电缆动热稳定性、触电、静电、失爆等。
严禁井下变压器中性点接地，严禁由地面中性点直接接地的变压器或发电机直接向井下供电。
井下各级配电电压和各种额定电压等级应符合下列要求：
1）高压不超过10000V
2）低压不超过1140V
3）照明、信号、电话和手持式电气设备的供电电压、不超过127V
4）远距离控制线路的额定电压不超过36V
对井下的接地电阻应有专人每季度测定一次接地电阻值，接地电阻值应符合规定要求，测定记录应妥善保存待查。
各开关的继电保护整定值，在负荷变化后要重新计算整定，并及时调整，各电气设备的继电保护每年应进行一次动作试验并妥善保存试验报告和记录。
井下电气设备、电缆不得带电检修。搬迁前，必须切断电源，操作时严格按操作规程操作，只有在巷道风流中瓦斯浓度低于1%时进行停电、验电、放电、封接地线、悬挂标示牌后，然后才能工作。
矿井高压电网必须采取措施限制单相接地电容电流不超过20A。
